Solarthermie-Speicher - Größen und Arten
- Welche Solarthermie-Speicher gibt es?
- Brauchwasserspeicher für Warmwasser
- Pufferspeicher zur Heizungsunterstützung
- Warmwasserspeicher mit mehreren Wärmeerzeugern kombinieren
- Kombispeicher für Trinkwasser und Heizungswärme
- Wie groß sollte ein Solar-Wärmespeicher sein?
- Preise verschiedener Solar-Warmwasserspeicher
Welche Solarthermie-Speicher gibt es?
Im Gegensatz zu Photovoltaik wird bei Solarthermie immer ein Speicher mit eingebaut. Er speichert die tagsüber gewonnene Wärme, um sie auch nachts oder bei bewölktem Wetter nutzen zu können. Dabei fließt die durch Sonneneinstrahlung erwärmte Trägerflüssigkeit durch einen Wärmetauscher in dem die Wärme auf das Brauchwasser übertragen wird. Das erwärmte Brauchwasser wird im Speicher bevorratet und steht für den Haushaltsgebrauch zur Verfügung.
Somit sorgt der Speicher für eine stabile und zuverlässige Wärmeversorgung und ermöglicht die Kombination mit anderen Heizsystemen. So wird die Solarthermieanlage optimal genutzt und Temperaturschwankungen werden vermieden.
Unterschieden werden drei verschiedene Arten von Speichern für Warmwasser:
- Brauchwasserspeicher
- Pufferspeicher für Heizung
- Kombispeicher für Heizung und Warmwasser
Funktionsweise von Solarthermie mit Warmwasserspeicher
Brauchwasserspeicher für Warmwasser
Auch als Trinkwasserspeicher und Warmwasserspeicher bezeichnet, stellt ein Brauchwasserspeicher warmes Wasser für den täglichen Gebrauch in Haushalten bereit. Er wird hauptsächlich zur Speicherung von erwärmtem Wasser für Duschen, Bäder, Geschirrspülen und andere Haushaltsbedürfnisse genutzt. Der Speicher sorgt dafür, dass warmes Wasser sofort verfügbar ist, wenn es benötigt wird.
Funktionsweise eines Brauchwasserspeichers
- 1. Solarthermie-Kollektoren auf dem Dach sammeln Sonnenenergie und erwärmen eine Trägerflüssigkeit.
- 2. Die erwärmte Trägerflüssigkeit fließt durch ein Rohrsystem über den Wärmetauscher in den Brauchwasserspeicher.
- 3. Der Wärmetauscher überträgt die Wärme von der Trägerflüssigkeit auf das Brauchwasser im Speicher.
- 4. Das erwärmte Brauchwasser wird im Speicher bevorratet, bis es für den Haushaltsgebrauch benötigt wird.
- 5. Bei Bedarf wird das gespeicherte warme Brauchwasser aus dem Speicher entnommen und zu den entsprechenden Entnahmestellen (z. B. Dusche, Wasserhahn) geleitet.
- 6. Bei unzureichender Sonneneinstrahlung kann eine Nachheizung (z. B. durch einen Heizkessel) das Brauchwasser zusätzlich erwärmen.
Aufbau eines Brauchwasserspeichers für Solarthermie
Pufferspeicher zur Heizungsunterstützung
Ein Pufferspeicher ist ein Wärmespeicher für Heizungen, der als Bindeglied zwischen der Zentralheizung und den Heizkörpern im Haus fungiert. Er ist mit Wasser gefüllt und speichert produzierte Wärme, wodurch er die Differenz zwischen erzeugter und verbrauchter Energie ausgleicht. Der Speicher entkoppelt den Wärmeerzeuger vom Verbrauch und hält Wärme zum Heizen vor.
Dabei werden Pufferspeicher mit oder ohne Wärmeüberträger unterschieden. Ein Pufferspeicher ohne Wärmeüberträger speichert das Heizmedium direkt im Speicher, wobei das gleiche Wasser sowohl im Solarkreis als auch im Heizkreis zirkuliert. Ein Pufferspeicher mit Wärmeüberträger nutzt einen eingebauten Wärmetauscher, der die Wärme vom Solarkreis auf das Wasser im Speicher überträgt, ohne dass sich die Medien vermischen. Dies bietet mehr Flexibilität und Effizienz, da unterschiedliche Kreisläufe und Medien verwendet werden können.
Funktionsweise eines Pufferspeichers
- 1. Solarthermie-Kollektoren auf dem Dach sammeln Sonnenenergie und erwärmen eine Trägerflüssigkeit.
- 2. Die erwärmte Trägerflüssigkeit fließt durch ein Rohrsystem über den Wärmetauscher in den Brauchwasserspeicher.
- 3. Mit Wärmeüberträger: Der Wärmetauscher überträgt die Wärme von der Trägerflüssigkeit auf das Wasser im Pufferspeicher.
- 4. Das Wasser im Pufferspeicher speichert die überschüssige Wärmeenergie.
- 5. Bei Bedarf wird die gespeicherte Wärme zur Unterstützung der Heizungsanlage genutzt, indem das erwärmte Wasser durch die Heizkörper oder Fußbodenheizung zirkuliert.
- 6. Der Pufferspeicher gleicht somit Schwankungen in der Wärmeerzeugung und im Wärmeverbrauch aus, indem er überschüssige Wärme aufnimmt und bei Bedarf wieder abgibt.
- 7. Bei unzureichender Sonneneinstrahlung kann eine konventionelle Heizquelle die Wärmeerzeugung unterstützen, indem sie den Pufferspeicher zusätzlich erwärmt.
Aufbau eines Pufferspeichers für Solarthermie
Warmwasserspeicher mit mehreren Wärmeerzeugern kombinieren
Möchten Sie verschiedene Wärmeerzeuger nutzen, wie beispielsweise zusätzlich zur Solarthermie auch eine Gasheizung, Ölheizung, Wärmepumpe oder Pelletheizung, können Sie mithilfe eines Schichtenspeichers oder eines bivalenten Speichers mehrere Heizanlagen kombinieren.
Bivalenter Speicher
Ein bivalenter Speicher dient dazu, Wärmeenergie aus zwei verschiedenen Quellen zu speichern und bereitzustellen. In der Regel kombiniert er Solarthermie als primäre Wärmequelle mit einer sekundären konventionellen Heizquelle, wie einem Gas- oder Öl-Heizkessel oder einer Wärmepumpe. Der bivalente Speicher übernimmt die Funktion, die Wärme effizient zu speichern und bedarfsgerecht an das Heizsystem bzw. zur Warmwasserbereitung abzugeben. Er arbeitet also ähnlich wie andere Pufferspeicher, aber mit der zusätzlichen Flexibilität, zwei unterschiedliche Wärmequellen zu integrieren.
Schichtladespeicher
Schichtladespeicher sind kleiner als andere Pufferspeicher gleicher Leistung. Bei ihnen wird das Warmwasser aus unterschiedlichen Wärmequellen abhängig von ihrer Temperatur zusammengeführt und in unterschiedlichen Temperaturschichten gespeichert. Durch den physikalischen Effekt wird warmes Wasser oben und kaltes Wasser unten gelagert. Somit liefern Schichtladenspeicher immer die gewünschte Temperatur.
Fachfirmen beraten Sie zu allen Schritten und den Einzelheiten. Eine Solarfachfirma hilft Ihnen bei der weiteren Planung Ihrer PV-Anlage und setzt mit Ihnen Ihr Photovoltaik-Projekt um.
Kombispeicher für Trinkwasser und Heizungswärme
Ein Kombispeicher ist ein multifunktionaler Wärmespeicher für Solarthermie, der sowohl Heizungswasser als auch Brauchwasser speichert. Er kombiniert die Funktionen eines Pufferspeichers und eines Brauchwasserspeichers in einem Gerät. Dadurch wird sowohl die Wärmeversorgung für Heizung und Warmwasserbereitung effizient geregelt und Platz gespart. Unterschieden werden drei Varianten von Kombispeichern bei Solarthermie:
Die Tank-in-Tank-Speicher bei Solarthermie werden als kleinerer Trinkwasserspeicher im oberen Bereich eines größeren Heizwasserspeichers eingebaut.
Beim Durchlauferhitzer-Prinzip wird Trinkwasser bei Bedarf durch ein spiralförmiges Rohr im Warmwasserspeicher geleitet und erwärmt.
Die Frischwasserstation, welche außerhalb des Speichers gelegen ist und das Trinkwasser mittels eines externen Wärmeübertragers, ähnlich einem Durchlauferhitzer, erwärmt.
Aufbau verschiedener Kombispeicher für Solarthermie
Wie groß sollte ein Solar-Wärmespeicher sein?
Ein Warmwasserspeicher sollte so groß sein, dass er genügend warmes Wasser bereithält, anderseits darf er nicht zu groß sein, um nicht unnötig viel Energie zu verschwenden. Die Berechnung der Speichergröße unterscheidet sich je nach Speicherart. Wichtige Faktoren sind neben der Kollektorfläche der Warmwasserverbrauch und Heizwärmebedarf.
Größe eines Solarthermie-Speichers zur Warmwasserbereitung
Für die Berechnung bzw. Dimensionierung von Trinkwassererwärmungsanlagen bei Wohngebäuden existiert im Rahmen der DIN 4708 eine genaue Berechnungsvorschrift. Diese Rechnung wird oft mithilfe digitaler Programme von Fachfirmen durchgeführt. Es gibt jedoch Richtwerte, an denen Sie sich grob orientieren können:
Als Richtwert wird von 30 bis 50 Litern Warmwasser pro Person am Tag ausgegangen. Ausschlaggebend für das Speichervolumen ist jedoch die Fläche der Anlage. Hierbei rechnet man pro 1 m² Kollektorfläche ca. 50 Liter. Die Faustformel zur Berechnung lautet demnach: Personen im Haushalt x 1 m² Kollektorfläche.
Bei einer vierköpfigen Familie währen also 4 m² Kollektorfläche sinnvoll und somit ca. 200 Liter Speichervolumen.
Empfohlene Größen Trinkwasserspeicher
Haushalt | Kollektorfläche | Speichervolumen |
|---|---|---|
2 Personen | ca. 2 m² | ca. 100 Liter |
4 Personen | ca. 4 m² | ca. 200 Liter |
6 Personen | ca. 6 m² | ca. 300 Liter |
Größe eines Solarspeichers als Heizungsunterstützung
Neben der Warmwasserversorgung kann die Solaranlage auch ausschließlich zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Dafür wird zunächst die zu beheizende Wohnfläche ermittelt.
Als Berechnungsgrundlage gilt, dass pro 10 m² Wohnfläche 0,8 m² Kollektorfläche benötigt werden. Bei einer Wohnfläche von 150 m² wären somit 12 m² Kollektorfläche erforderlich. Das benötigte Speichervolumen wird mit 50 bis 80 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche berechnet, sodass der Speicher ein Volumen von 600 bis 1.000 Litern haben sollte.
Empfohlene Größen Pufferspeicher Heizung
Wohnfläche | Kollektorfläche | Speichervolumen |
|---|---|---|
80 m² | 6 bis 7 m² | 300 bis 560 Liter |
100 m² | 8 m² | 400 bis 640 Liter |
150 m² | 12 m² | 600 bis 1000 Liter |
Größe eines Solarspeichers für Warmwasser und Heizung
Soll der Speicher sowohl zur Warmwasserbereitung als auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden, können als Richtwert die Berechnungen für den Warmwasserbedarf und den Heizbedarf addiert werden. Eine Fachfirma errechnet Ihnen die genaue Größe.
Ausgehend von unserem Beispiel addieren wir 4 m² Kollektorfläche für Warmwasser für 4 Personen sowie 8 m² Kollektorfläche für die Heizungsunterstützung einer 100 m² großen Wohnfläche. Das ergibt eine Gesamtkollektorfläche von 12 m².
Der Pufferspeicher wird wieder mit 50 bis 80 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche dimensioniert, was in diesem Fall ein Speichervolumen von 600 bis 960 Litern ergibt.
Empfohlene Größen Pufferspeicher Heizung und Warmwasser
Haushalt | Kollektorfläche | Speichervolumen |
|---|---|---|
2 Personen, 80 m² Wohnfläche | ca. 2 m² für Warmwasser | ca. 400 bis 640 Liter |
4 Personen, 100 m² Wohnfläche | ca. 4 m² für Warmwasser | ca. 600 bis 960 Liter |
6 Personen, 150 m² Wohnfläche | ca. 6 m² für Warmwasser | ca. 900 bis 1.440 Liter |
Preise verschiedener Solar-Warmwasserspeicher
Die Kosten für Solarthermie hängen unter anderem stark vom gewählten Speichertyp ab. Wie viel ein Solar-Warmwasserspeicher kostet, hängt von der Art des Speichers, der Größe und der Bauart ab. Einfache Heizwasserspeicher sind im Vergleich zu Schichtladespeichern günstiger, oftmals aber auch weniger effizient.
In unserer Tabelle finden Sie verschiedene Speicharten für Solarthermie und mit welchen Kosten Sie rechnen können.
Speicherart | Kapazität | *Kosten |
|---|---|---|
Trinkwasserspeicher | ca. 150 bis 300 Liter | ca. 300 bis 1.000 Euro |
Einfacher Pufferspeicher ohne Wärmeübertrager | 500 Liter | ca. 300 bis 750 Euro |
Einfacher Pufferspeicher mit Wärmeübertrager | 500 Liter | ca. 500 bis 1.500 Euro |
Schichtladespeicher | 500 bis 1.000 Liter | ca. 1.000 bis 2.500 Euro |
Bivalenter Speicher | 500 bis 1.000 Liter | ca. 1.500 bis 4.000 Euro |
Kombispeicher | 500 bis 1.000 Liter | ca.1.000 bis 3.500 Euro |
Eine Solaranlage für Warmwasser lohnt sich vor allem in Haushalten mit hohem Warmwasserbedarf, wie z. B. bei Familien. Aber auch, wenn Sie die Heizkosten senken und die Umwelt schonen möchten, kann eine Solarthermie-Anlage für Sie lohnenswert seit.
Die Kosten für eine Solarthermieanlage setzt sich aus drei verschiedenen Faktoren zusammen: den Kollektoren, dem Wärmespeicher und der Installation. Soll die Anlage mit Flachkollektoren ausgestattet werden, liegen die Kosten etwa bei 4.500 Euro, wenn nur Warmwasser erzeugt werden soll. Inklusive Unterstützung der Raumheizung kostet Sie die Anschaffung etwa 8.000 Euro. Je nach Art der Solarkollektoren und der Größe des Wärmespeichers kann der Preis auch höher ausfallen.
Ein Warmwasserspeicher für 2 Personen sollte ein Fassungsvermögen von etwa 100 bis 200 Litern haben. Dies basiert auf einem durchschnittlichen Warmwasserbedarf von etwa 50 Litern pro Person pro Tag.
Bei einer Solarthermieanlage sollte idealerweise ein Pufferspeicher bzw. Kombispeicher oder ein bivalenter Speicher verwendet werden. Ein bivalenter Speicher kombiniert die Solarthermie mit einer konventionellen Heizquelle und liefert so ganzjährig zuverlässige Wärme. Die Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen des Haushalts und der vorhandenen Heizsysteme ab.
